Řešení problémů v interaktivním prostředí SMART Board

Řešení problémů v interaktivním prostředí SMART Board Problem Solving in Interactive Environment SMART Board Abstract Students of teaching very often ask one particular question: How to teach the pupils to think? Asking that question, statement of particular problems, holding a discussion with pupils becomes a great problem. Students-future teachers have to learn how to work with pupils in problem solving and to develop their skills by using different solving strategies. The teachers motivate their pupils mainly by their own enthusiasm, for instance, by creating suitable tutorial materials which can be completed based on pupil s remarks and observations from the lessons. In the report, some examples of problems in interactive environment with the use of the interactive SMART Board are discussed. Some methodical notifications are prepared for the use of prepared material for a teacher as well Keywords Interactive environment, power point presentation, SMART Board, solving strategies

1 Úvod Dobře připravený učitel je zárukou pro poskytování kvalitního vzdělávání ţáků. A nejen to. Jde zároveň o budování kladného vztahu ţáků k matematice, o celkový osobnostní růst ţáka, schopnost formulace myšlenek, argumentace, kritického hodnocení, tvořivého přístupu k řešení problémů apod. Předkládaný text je věnován právě jedné z velice důleţitých schopností či kompetencí dobrého učitele, tvořivosti. Právě tvořivý učitel vytváří vhodné podmínky pro tvůrčí práci ţáků a rozvíjí tak všestranně jejich osobnost. Ke splnění tohoto záměru lze s výhodou vyuţít moderních didaktických prostředků, mezi něţ patří vyuţívání Informačních Komunikačních Technologií (IKT) ve výuce matematiky. Mezi tyto technologie se řadí i vyuţívání power pointových prezentací a aplikací pro SMART Board, a proto se jimi více zabýváme. Cílem předloţeného textu není naučit čtenáře vytvářet power pointové prezentace ani SMART aplikace. To je otázka dalších vzdělávacích kurzů a případných školení, stejně tak jako spolupráce s odborníky daného oboru. Je však moţno vyuţít v jistém směru hotových produktů a otestovat si je přímo ve vlastní školní praxi, případně tyto doplnit o nové náměty. Čtenář se můţe inspirovat ilustrativními ukázkami zařazenými přímo v textu a zamyslet se nad vlastním vyuţitím aplikace pro SMART Board, na níţ odkazujeme a která je součástí textu. Zařazeny jsou ukázky problémů zpracovaných s vyuţitím power pointu. Tyto jsou upraveny pro vyuţití v interaktivním prostředí SMART Board. Čtenář můţe snadno porovnat výhody a nevýhody obou způsobů zpracování. Přiloţené problémy mají slouţit především jako informace a námět pro učitele při přípravě na vyučovací hodinu, stejně tak zpracované problémy v aplikaci Notebook pro SMART Board, a jsou přímo vyuţitelné ve vyučovací hodině. Přáním autorky je, aby učitelé sami odzkoušeli alespoň některé z nabídnutých zpracovaných problémů ve své praxi a přispěli případnými připomínkami a dalšími náměty ke zkvalitnění a rozšíření souboru problémů. Soubor problémů byl vytvořen v úzké spolupráci se studentem magisterského studia Martinem Turčíkem na základě námětů ze seminárních prací od studentů učitelství pro 1. resp. 2 stupeň základní školy na Fakultě přírodovědně-humanitní a pedagogické Technické Univerzity v Liberci. Martin Turčík působí souběţně jako učitel a správce IKT na ZŠ Doctrina v Liberci, je spolutvůrcem metodiky k interaktivním tabulím v rámci Globálních grantů Operačního programu vzdělávání pro konkurenceschopnost Zvyšování kvality ve vzdělávání a je zapojen v projektu Podpora moderních forem výuky na ZŠ Libereckého kraje v rámci Globálních grantů Operačního programu vzdělávání pro konkurenceschopnost Zvyšování kvality ve vzdělávání. 1.1 Průzkum ve využívání IKT ve výuce Jednou z moţností, jak vést vyučovací hodinu v tvořivém duchu, je uplatnění různých námětů, které vedou ţáky k samostatnému a tvořivému přístupu k učení, které budou v maximální míře ţáky motivovat a budou rozvíjet jejich chuť řešit zadané problémy, [3]. Samozřejmě musíme mít na mysli i správný způsob vyjadřování vlastních myšlenek, správnou formulaci matematických vět a uţívání matematické terminologie, správnou komunikaci se ţáky, schopnost argumentace a obhajování vlastního názoru, v neposlední řadě správný pohyb po třídě, práce s tabulí a dalšími učebními pomůckami. Řešení problémů v interaktivním prostředí SMART Board 57

Nové prvky do výuky přináší e-learning. Vyučování matematiky spojené s aktivním vyuţíváním prostředků informačních a komunikačních technologií (IKT) na našich školách aţ na malé výjimky není zatím zcela běţné a přirozené. Takové vyučování s sebou přináší celou řadu výhod, ale i úskalí. K přednostem patří vytvoření interaktivního prostředí, vyuţívání dynamických aktivit, vyuţití moţností vizualizace, znázorňování, vyuţívání počítače a dostupného softwaru přímo ve výuce, přímé vyuţití internetových odkazů a dalších moţností, [5]. Samozřejmě je třeba počítat se značnou časovou náročností jiţ při vlastní přípravě vyučovací hodiny (tvorba výukového materiálu), s dostatečným materiálním vybavením učeben a dostatečnou gramotností ţáků. Učitel musí být schopen přizpůsobit se změnám ve vztahu učitel - ţák ve vyučovacím procesu, v neposlední řadě by měl být ochoten neustále se vzdělávat a seznamovat se s novými trendy a moţnostmi v oblasti IKT. Ve spolupráci s vybranými studenty magisterského studia pro 1. a 2. stupeň základní školy na PF TU v Liberci bylo připraveno dotazníkové šetření na základních školách, resp. niţších ročnících víceletého gymnázia, jehoţ cílem bylo zmapování vyuţívání moderních didaktických technologií se zaměřením na IKT technologie. Chtěli jsme získat přehled o vybavenosti škol a s tím související vyuţívání interaktivních tabulí a dostupných výukových materiálů pro učitele. Dotazníkového šetření se zúčastnilo celkem 142 respondentů základních škol a gymnázií Libereckého kraje, z toho 30 muţů a 112 ţen. Jedna z otázek byla zaměřena na výhody, resp. nevýhody vyuţívaní IKT ve výuce matematiky. Mezi výhody uváděli respondenti názornost (33,4 %), atraktivitu (zpestření výuky - 21,1 %, nová moderní forma výuky 21,1 %, zvýšení pozornosti ţáků 16,9 %, motivace 9,15 %), rychlost (rychlá kontrola 4,93 %, rychlá forma procvičování 6,34 %, rychlá zpětná vazba 5,63 %), dále pak přístup k novým informacím 12,7 %, přehlednost 6,34 %, individuální přístup 11,3 %. Zmíněny byly téţ v jednotlivých případech variabilita, efektivita, dostupnost souboru ţákům, kvalitní promítání obrázků, přenos dat větší skupině, kvalita výukových programů, zapojení všech ţáků, přiblíţení nového tématu, snadná obsluha, 3D objekty, soutěţe, prezentace, vytváření grafů, archivace, digitalizace, přiblíţení realitě, prezentace pokusů, rozvoj IT dovedností, moţnost domácí přípravy. Téţ nás zajímalo, zda učitelé (HUmatitní zaměření, PŘírodovědné zaměření) vyuţívají hotové produkty nebo vytvářejí vlastní materiál, typ pouţitých materiálů a jaký prostor z vyučovací hodiny vyučující věnují vyuţití různých prostředků IKT. Jak se ukázalo, vyuţívány jsou z velké části výukové programy (HU 69,7 % - PŘ 63,41 %), power-pointové prezentace (53,49 % 63,41 %), video (81,4 % 39,2 %), internet (79,07 % 60,98 %). Nejčastěji si učitelé vytvářejí vlastní powerpointové prezentace, objevila se i cvičení na SMART Board. Zajímalo nás dále, jak často učitelé IKT ve výuce pouţívají. Získané výsledky jsou uvedeny níţe: Tab. 1: Využívání ICT techniky ve výuce HU zaměření PŘ zaměření Jednou Několikrát Kaţdou Nikdy Zcela výjimečně Jednou týdně* za měsíc za měsíc* hodinu Počet % Počet % Počet % Počet % Počet % Počet % 1 2,33 4 9,30 8 18,60 15 34,88 12 27,91 3 7,00 5 12,20 5 12,20 8 19,51 7 17,70 6 14,63 10 24,39 Řešení problémů v interaktivním prostředí SMART Board 58

* Tyto dvě moţnosti jsou zřejmě trošku matoucí: pokud někdo pouţívá IKT jednou týdně, pak je to přibliţně čtyřikrát měsíčně tedy několikrát za měsíc. Při vyhodnocování se uţ nedozvíme, zda učitelé pochopili náš záměr volbu jednou týdně jsme povaţovali za pravidelné pouţívání IKT, volbu několikrát za měsíc jsme nabídli pro ty, kteří IKT vyuţijí jen občas (ne pravidelně, ale více neţ jednou měsíčně). Pro lepší představu jsou výsledky zpracovány graficky. Humanitní zaměření 7% 2,33% 9,30% 27,91% 18,60% 34,88% Ukázaly se dále rozdíly u HU a PŘ učitelů z hlediska času, který věnují ve vyučování pouţívání IKT. Za zmínku stojí 55,81 % HU s časem minimálně 20 minut a 46,34 % PŘ s časem maximálně 20 minut. Problematice vyuţívání IKT na 1. stupni základní školy a postoji učitelů se zabývá i Uhlířová, [4]. Získané výsledky z dotazníkového šetření podpořily naší myšlenku vytvořit soubor řešených problémů a her jako power pointové prezentace a postupně tyto problémy zpracovat v aplikaci Notebook pro SMART Board. Řešení problémů v interaktivním prostředí SMART Board 59

1.2 Řešení problémů v interaktivním prostředí Vyuţívání prostředků informačních technologií umoţňuje předkládat zkoumaný jev v různých souvislostech a působí v tomto směru na různé smysly příjemce. Proto v souvislosti s motivací a aktivizací ţáků hovoříme o interaktivní tabuli. Interaktivní tabule je zařízení umoţňující transformaci obyčejné tabule (z bílého plastu) na dotykovou obrazovku, jejímţ prostřednictvím je moţné ovládat počítač a jeho aplikace. Další vlastností je moţnost zaznamenání a zpracování uţivatelských poznámek zapsaných elektronickými pery do digitální podoby a jejich další moţné zpracování v reálném čase. Obě varianty přispívají k realizaci efektivnějšího vzdělávání s moţností vyuţití nové vzdělávací metody a techniky. Příjemci se tak mohou stát spolutvůrci scénáře vyučovací jednotky, vytvářejí hypotézy a mají moţnost jejich následné verifikace, korekce, rozvíjení. Otvírají se tak nové moţnosti pro spolupráci, interakci, tvorbu a realizaci vlastních nápadů a myšlenek. Pomocí interaktivní tabule je moţné vyuţívat různé multimediální produkty, animační techniky, volně se pohybovat po internetu, získávat průběţně informace, realizovat všechny ty aktivity, které běţně realizujeme při pouţívání počítače. Učitel vytváří podnětné prostředí, aktivizuje účastníky procesu vhodnou motivací, problémovou situací, hypotézou apod. a usměrňuje příjemce ke konstrukci vlastní poznatkové struktury, [2]. 1.3 Ukázka problémů v aplikaci Notebook pro SMART Board Jednotlivé problémy jsou zařazeny pod základní MENU (obr. 1a,b). Odkazy na problémy jsou aktivní a učitel se můţe plynule vracet do základního MENU nebo postupovat dále. Ţáci mají moţnost řešit přímo v prostředí SMART Board. Kontrola správnosti je umoţněna odkazem na řešení uchopením levým tlačítkem myši je moţné řešení přetáhnout a zviditelnit. Problémy jsou zpracovány s ohledem na rozvíjení řešitelských strategií ţáků. Jsou vyuţitelné na různé úrovni základní školy u různých věkových kategorií. Záleţí na učiteli, jakých způsobem bude se ţáky pracovat. Jednotlivé moţnosti budou uvedeny v připravované metodické příručce pro učitele vţdy přímo u daného problému v textu příručky, případně záleţí na vlastním zváţení vyučujícího, jak který problém bude modifikovat a upraví dle okolností pro vlastní potřebu. Obr. 1 a,b: Základní MENU s vybraným problémem Řešení problémů v interaktivním prostředí SMART Board 60

V prostředí SMART Board jsou umístěny volné prostory pro přímé řešení ţáků s moţností odkrytí správného řešení v případě potřeby (otazník), návrat do základního MENU (domeček) či moţnost postupu k dalšímu kroku řešení nebo problému (šipka). Pouţité ikonky: - návrat do základního MENU, - nápověda, - další krok řešení Samostatnou část tvoří problémy geometrické (obr. 2a,b, obr. 3a,b). Další samostatnou část tvoří didaktické hry a problémy rozvíjející logické myšlení magické čtverce, logické hlavolamy. Na obr. 4 je variace problému na magické čtverce, na obr. 5 je úloha na přemisťování mincí do uvedené finální pozice. V prostředí SMART Board můţe ţák přímo na tabuli posouvat danými objekty, ostatní ţáci pracují individuálně s fyzickými pomůckami. Obr. 2 a,b: Ukázka geometrického problému V zadání uvedeného problému jsou aktivní odkazy na jednotlivé moţnosti (4-úhelníky, 5-úhelníky, 6-úhelníky ). Po vyřešení dílčího úkolu je moţný návrat do zadání problému nebo do základního MENU. Obr. 3 a,b: Ukázka řešení Řešení problémů v interaktivním prostředí SMART Board 61

Obr. 4: Magická šachovnice Obr. 5: Přemisťování mincí Lokšová, Lokša povaţují za základní princip výchovy k tvořivosti aktivní pomoc žákovi nebo kolektivu v jeho samostatném vývoji, sebezdokonalování, rozvoji osobnosti, zvyšování tvůrčí výkonnosti, např.: odstraňování zábran a vytváření podmínek pro rozvoj tvořivosti probuzení zájmu o tvůrčí činnost učebními a pracovními příleţitostmi metodické vedení při řešení problémů plánovitý a systematický nácvik řešení problémů hodnocení pokusů o tvořivé řešení problémů atd. Z tohoto principu se odvíjí i volba a výběr metod, pouţívaných v základních etapách (fázích) vyučovacího procesu. Pro člověka, myslícího tvořivě, jsou typické tři otázky, které si průběţně pokládá: 1. Jak to je? 2. Proč to tak je? 3. Jak by to mohlo být lépe? Těmto otázkám by měly odpovídat i metody výuky volené učitelem v konkrétních etapách vyučovacího procesu. Ve skutečnosti mají učitelé tendenci volit nejčastěji metodu jak, která je nejrychlejší. Méně často volí metodu proč, která je obvykle delší a pro ţáka více namáhavá. Na metodu jak lépe, která je nejpracnější, pro ţáky více namáhavá a z hlediska výchovy k tvořivosti nejdůleţitější, však většinou čas nezbývá. Svoji roli zde můţe hrát i obava učitelů z odborných nároků, které tato metoda ve zvýšené míře klade i na ně. Jednotlivé fáze výuky můţeme zapsat v nejčastějším sledu, v němţ při ní probíhají: fáze motivační fáze upevňovací fáze diagnostická fáze aplikační Řešení problémů v interaktivním prostředí SMART Board 62

Obr. 6 a,b: Power point problém a jeho řešení 1.4 Motivace porovnání power pointového a Smart zpracování Na obr.6a,b je ukázka problému, kde ţáci mají porovnat zvířata dle uvedených kriterií hmotnost, délka (výška), délka ţivota. Řešení je nabídnuto pouze jako kontrola pro ţáky, zda mají problém správně vyřešený. Stejné problémy můţe učitel vyuţít ve zpracování v aplikaci Notebook pro SMART Board. Zatímco power pointová prezentace slouţí víceméně učiteli jako jistá příprava na vyučovací hodinu, v interaktivním prostředí je ţák přímo vtaţen do řešení a sám reguluje chod další činnosti. Tím ţák přistupuje k řešení problému mnohem tvořivěji. V aplikaci SMART Board je problém z obr. 6a,b zpracován tak, ţe je ţákům umoţněno přímo manipulovat (posouvat) s obrázky. Je to pro ně rozhodně přijatelnější, neţ pouhý zápis či poznámky. Jako další ukázku uveďme víceméně známou hru MATEMATICKÝ POKER. Pravidla pro uvedenou hru jsou vyjádřena na obr. 7. Cílem HRY je při náhodné volbě čísla vyplnit připravenou tabulku tak, aby celkový zisk bodů při dodrţení pravidel byl maximální. Místo pouhého diktátu vylosovaných čísel se často vyuţívá balíčku karet. V interaktivním prostředí SMART Board je moţné vyuţít nových moţností. Karty jsou náhodně generovány (Obr. 8), danou kartu je moţno přímo umístit do tabulky (Obr. 9), nebo je moţno pouze zapisovat hodnotu vygenerované karty. Obr. 7: Matematický poker Jeden ţák pracuje přímo u tabule, ostatní pracují samostatně. Pro ţáky se stává toto provedení hry zajímavějším a vybízí je k aktivnější účasti na realizaci hry. Řešení problémů v interaktivním prostředí SMART Board 63

Obr. 8: Generování karet Obr. 9: Vyplňování pokerového pole Zdokonalení schopnosti učitele zvyšovat tvořivost svých ţáků předpokládá podle A. Petrové jeho systematickou přípravu na třech základních úrovních: [1] na vědomostní úrovni jde o rozvíjení a prohloubení vědomostí o tvořivosti a divergentním myšlení; na aplikační úrovni je třeba poskytnout příleţitost prakticky vyuţít vědomosti v konkrétních vyučovacích situacích s následnou diskuzí; na hodnotící úrovni se rozvíjí schopnost hodnocení tvořivých projevů ţáků, reflexe a znovuobjevení technik rozvíjejících tvořivost a divergentní myšlení. Pro učitele je proto připravována metodická příručka spolu s pracovními listy, které je moţné vyuţít pro vlastní potřebu nebo přímo jako pracovní listy pro ţáky. Kaţdý pracovní list obsahuje kromě zadaného problému náměty pro další vlastní vyuţití zpracovaného problému 2 Závěr V rámci seminárních prací zpracováváme ve spolupráci se studenty učitelství FP TU v Liberci celý soubor problémů, her a námětů pro práci se ţáky na 1., resp. 2. stupni základní školy, [2]. Problémy jsou dále upravovány pro vyuţití v prostředí SMART Board, jak je ukázáno v kap. 1.3. Z provedeného šetření (viz kap. 1.1) vyplývá, ţe v případě vyuţití IKT vyuţívají učitelé z velké části jiţ hotových produktů. Domníváme se proto, ţe zpracovaný materiál se stane pro vyučující matematiky dobrou pomůckou a odrazovým můstkem pro další doplnění vlastními náměty. Tento článek vznikl za podpory grantu FP TUL - SGS 5820 Řešení problémů v interaktivním prostředí SMART Board 64

Přílohy [1] Soubor problémů Power Point odkaz: PH-TU_soubor problemu.pptx [2] Soubor problémů aplikace Notebook pro SMART Board Pro spuštění aplikace je třeba minimálně SMART Notebook verze 9.5. Mohou nastat malé problémy se zobrazováním (tabulky). Pro bezproblémový chod je doporučena verze 10. odkaz: IKT_SMART_problemy.notebook [3] Pracovní listy pro SMART Board odkaz: Pracovni listy_smart.pdf [1] Petrová, A.: Didaktika a tvořivost. Technická univerzita v Liberci, 1995 Literatura [2] Příhonská, J: Prezentační software v přípravě budoucích učitelů. In: Ţilková, K.: Potenciál prostredia IKT v školskej matematike. (CD), Univerzita Komenského v Bratislave, 2009, p. 44-53. ISBN 978-80-223-2754-1 [3] Scholtzová, I.: Jedna cesta od odborných k didaktickým kompetenciám učiteľa elementaristu. In: ACTA UNIVERSITATIS PALACKIANAE OLOMUCENSIS, FACULTAS PAEDAGOGICA, MATHEMATICA V. Matematika 2. Matematika jako prostředí pro rozvoj osobnosti ţáka primární školy. Sborník příspěvků z konference s mezinárodní účastí. Olomouc, UP 2006, s. 224-228. ISBN 80-244-1311-6 [4] Uhlířová, M.: Classification of primary school teachers according to their attitudes to ICT educational implementation. In:Matematika XII, Práce naukowe. Czestochowa : Akademia IM. Jana Dlugosza w Czestochowie, 2007. ISBN 978-83-7455-013-0. ISSN 1896-0286 [5] Ţilková, K.: Školská matematika v prostredí IKT (Informačné a komunikačné technológie). Univerzita Komenského Bratislava, 2009. ISBN 978-80-223-2555-4 Kontaktná adresa doc. RNDr., Ph.D. Katedra matematiky a didaktiky matematiky Fakulta přírodovědně-humanitní a pedagogická Technická Univerzita v Liberci Voroněţská 13, 461 17 Liberec jana.prihonska@tul.cz Řešení problémů v interaktivním prostředí SMART Board 65